Розрахунок парогенератора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Парогенератор ПГВ призначений для вироблення насиченої пари тиском 64,0 кгс/см2 з вогкістю не більше 0,2% при температурі живильної води 220 °С у складі енергоблока з водо-водяним енергетичним реактором і є складовою частиною циркуляційних петель реакторної установки.

Конструкція парогенератора розроблена з урахуванням можливої дії землетрусів силою до 9 балів і вологого тропічного клімату.

Тип парогенератора - горизонтальний, однокорпусної з заглибленою поверхнею теплообміну з горизонтально розташованих труб, з вбудованими паросепараційними пристроями, системою роздачі живильної води, паровим колектором, із зануреним дірчастим листом.



1. Пристрій і робота парогенератора

1.1 Склад парогенератора

Парогенератор ПГВ виконаний однокорпусним з горизонтальним розташуванням трубок поверхні теплообміну. До складу парогенератора входять наступні основні вузли:

- корпус;

- теплопередаюча поверхня і колектори I контура;

- пристрої сепарації;

- пристрої роздачі основної живильної води;

- пристрої роздачі аварійної живильної води;

- пристрої вирівнювання парового навантаження;

- опорні конструкції;

- зрівняльні судини

- гідроамортизатори.

1.2 Корпус парогенератора

Корпус парогенератора є горизонтальною циліндровою судиною, що складається з кованих обічайок, штампованих еліптичних днищ, кованих патрубків і люків. Матеріал корпусу низьколегована вуглецева сталь перлітного класу 10ГН2МФА.

Основні розміри парогенератора:

довжина корпусу 3840 мм,

внутрішній діаметр корпусу 4000 мм,

товщина стінок корпусу в середній частині 145 мм,

товщина стінок корпусу на кінцевих ділянках 105 мм,

товщина стінок днищ 120 мм.

Конструкція корпусу забезпечує нормальний доступ для огляду внутрішньокорпусних пристроїв з боку II контура. Для цієї мети на кожному еліптичному днищі розташовані люки Dу 500 з роз'ємними фланцевими з'єднаннями.

У верхній частині центральної обічайки вварені два люки Dу800 для обслуговування колекторів I контура.

У центральну обичайку, в нижню її частину, вварені два патрубки Dу 1200 приварювання колекторів I контура - «гарячих» і «холодних». В «гарячий» колектор надходить вода I контура з реактора при працюючих ГЦН і проходить в теплообмінні труби. В «холодний» колектор надходить вода з теплообмінних труб.

На корпусі парогенератора є:

- десять патрубків Dу 350 для відведення насиченої пари;

- штуцер Dу 100, розташований в середній частині в низу, для відведення котельної води в лінію дренажу;

- патрубок Dу 400, розташований в центральній частині, для підведення живильної води;

- два штуцери Dу 80, розташовані знизу в крайніх частинах, для відведення котельної води в лінію безперервного і періодичного продування;

- чотири штуцери Dу 10, воздушники I контура;

- чотири штуцери Dу 20 контролю густини фланцевих з'єднань II контура;

- 24 штуцери Dу 20, розташовані на корпусі і днищах, для приєднання ліній контрольно-вимірювальних приладів;

- два штуцери Dу 20 під індикатор рівня;

- два штуцери Dу 20 воздушники II контура;.

- два штуцери Dу 100, розташовані на днищах ПГ, для підведення аварійної живильної води і продування сольового відсіку.



1.3 Колектора парогенератора

Колектора I контура виконані з легованої конструкційної сталі. Вони призначені для роздачі теплоносія в теплообмінні труби. Внутрішня поверхня колекторів, включаючи кришку фланцевих роз'ємів, плакірована антикорозійним наплавленням.

Кожний колектор має:

- перехідне кільце Dу 850 для входу (виходу) теплоносія і з'єднання з головним циркуляційним трубопроводом;

- штуцер Dу 20 для безперервного і періодичного продування;

- два штуцери Dу 10, воздушник і контроль густини фланцевого з'єднання I контура (штуцери виведені на корпус).

У верхній частині колектори I контура мають фланцевий роз'єм Dy 500.

Роз'єм забезпечений плоскою кришкою з привареним до неї витискувачем. Кришка з витискувачем грає роль пристрою, призначеного для зменшення прохідного перетину до Dy 100 і обмеження закінчення теплоносія I контура в II при проектній розрахунковій аварії, що дроселює, - відриві кришки колектора по I контуру.

Ущільнення всіх фланцевих з'єднань I і II контура здійснюється нікелевими прокладками. Для визначення нещільності внутрішньої прокладки використовується манометр електроконтакта, який спрацьовує досягши тиску в просторі міжпрокладки, рівного тиску уставки (20,0 кгс/см2).

1.4 Теплопередаюча поверхня

Теплопередающая поверхня складається з 10978 труб для ПГ виконаних на ЗиО і 11000 труб для ПГ виконаних на ПО «Атоммаш», колекторів і пристроїв кріплення труб. Теплообмінні труби 16х1,5мм, гнуті в U-образные змійовики зкомпоновані в два U-образных пучки, що мають по три вертикальні коридори для забезпечення стійкої гідродинаміки циркулюючої котельної води. Патрубки в пучках розміщені в шаховому порядку з кроком по висоті Н=19мм по ширині L=23мм. Кінці змійовиків закладаються в стінки колекторів теплоносія шляхом обварювання їх кінців аргонодуговою зваркою і подальшим вальцюванням на всю глибину закладення в колектор методом вибуху. В парогенераторах виготовляються з 1990г. запрессовка змійовиків в колекторах вироблена методом гідророздачі. Змійовики дистанціонуються в трубному пучку спеціальними елементами, які у свою чергу закріплюються в опорних конструкціях, розташованих на корпусі ПГ. Дистанціонуючі елементи є хвилеподібними в поєднанні з проміжними плоскими планками і виконані з хромоникелевой неіржавіючої сталі.

1.5 Пристрій сепарації

У паровому просторі ПГ встановлений жалюзійний сепаратор складається з набору пакетів жалюзі хвилястої форми. Конструкція пакету включає встановлений за жалюзі паровий дірчастий лист. Пакети розташовуються під кутом 26° до вертикалі в паровому об'ємі ПГ на висоті 750мм від заглибленого дірчастого листа. Жалюзі хвилеподібного профілю виконані з хромонікелевої неіржавіючої сталі. Паровий дірчастий лист призначений для вирівнювання поля швидкостей пари.

1.6 Пристрої роздачі живильної води

Підведення живильної води здійснюється через патрубок, розташований у верхній частині парогенератора. До патрубка живильної води через проставку з трубою приєднаний колектор Dy 250, розташований в паровому об'ємі парогенератора. До колектора Dy 250 приєднано 16 роздаючих колекторів Dy 80, що мають по своїй довжині отвори для виходу живильної води під ЗДЛ.

Матеріал системи підведення і роздачі живильної води - конструкційна вуглецева сталь 20К. Підведення живильної води в аварійних режимах здійснюється через патрубок, розташований на днищі. До патрубка приєднаний колектор Dy 80 з роздаючими трубками Dy 26. Матеріал - неіржавіюча сталь.

1.7 Пристрої вирівнювання парового навантаження

Для вирівнювання парового навантаження дзеркала випаровування у водяному об'ємі ПГ встановлений заглиблений дірчастий лист, який є набором листів з отворами 13 мм, встановлених на металевій рамі. Живий перетин дірчастого листа для проходу пари складає 7,8%. Паровідбійні щити. Уздовж корпусу ПГ на рівні нижньої кромки жалюзійного сепаратора встановлюються пароовідбійні щити по обидві сторони «гарячого» колектора. Паровідбійні щити служать для запобігання можливої занедбаності вологи в жалюзійному сепараторі ПГ при прориві пари з-під закраїн, що може мати місце при пониженні рівня котельної води. Паровідводяща система включає 10 патрубків Dy 350. Патрубки за допомогою перехідників і гнутих труб Dy 200 з'єднані в загальний паровий колектор Dy 600. Матеріал патрубків, перехідників труб і колекторів - вуглецева сталь.

1.8 Теплоізоляція

Парогенератор зовні закритий знімною тепловою ізоляцією. Теплова ізоляція виконана із стекломатів і алюмінієвої окожушки. Особлива увага слідує уділяти теплоізоляції двокамерних зрівняльних судин, яка не наноситься на його верхню частину (20см).

1.9 Індикатор рівня

Для контролю фактичного рівня котельної води над дірчастим листом використовується індикаторна колонка системи КУП - 1000. Корпус індикатора рівня є циліндр, встановлений на дірчастому листі що сполучається з паровим і водяним об'ємами таким чином, що усередині нього не відбувається барботаж пари через воду. Завдяки цьому рівень води в циліндрі індикатора відповідає масовому рівню над дірчастим листом. Положення рівня контролюється по заповненню двох пробовідбірників встановлених на висоті 100 мм і 150 мм над листом. Точність тарировки рівнемірів по індикатору залежить від точності підтримки, заданого постійного рівня автоматом живлення.

1.10 Опорні конструкції і гидроамортизатори

Парогенератори встановлюються на дві опорні конструкції, кожна з яких включає опорний ложемент, роликову опору, сполучну тягу, опорну колону, заставну деталь і анкерні болти. Вживання в опорній конструкції двох ярусної роликової опори дозволяє забезпечити переміщення ПГ при термічному розширенні трубопроводів ГЦК в подовжньому і поперечному напрямах не менше 90 мм і 98 мм відповідно. Опорна конструкція розрахована на сприйняття одночасної дії вертикальної складової сейсмічного навантаження землетрусу силою 9 балів і реактивне зусилля 1460т, виникаючого при аварійних ситуаціях з розривом трубопроводу Dy 850 ГЦК в горизонтальній площині. При аварійних ситуаціях з розривом трубопроводу Dy 850 ГЦК у вертикальній площині реактивне зусилля, діюче на ПГ повністю сприймається аварійними опорами трубопроводів. Для сприйняття сейсмічних навантажень, діючих на парогенератор в горизонтальному напрямі, використовуються вісім гидроамортизаторів.



2. Розрахунок горизонтального парогенератора, що обігрівається водою під тиском

Початкові дані, характерні до робочих параметрів ПГВ-1000:

паропродуктивність ПГ D = 412 кг/с;

параметри теплоносія (т/н): P1 = 15,2 МПа; t'1 = 330 С; t”1 = 295 С;

параметри пари: P2 = 6,6 МПа; t”2 = ts = 281,9 С;

температура живильної води t'2 = tжв = 207 С;

кратність циркуляції Kц = 6.

2.1 Принципова теплова схема ПГ

Живильна вода подається по розподільних колекторах в об'єм ПГ, де змішується в міжтрубному просторі з котловою (нагрітою) водою. Нагрівається на економайзерній ділянці до температури кипіння і частково випаровується на випарній ділянці. Пароводяна суміш остаточно осушується в жалюзійних сепараторах, розташованих у верхній частині ПГ. По колекторах пара, яку збирають, надходить у паропровід, що йде до турбоустановки. Шлаки і продукти кипіння віддаляються з продувною водою по колекторах постійної і періодичної продувок, розташованих у нижній частині ПГ.

Теплова потужність ПГ, витрати теплоносія,

t-Q - діаграма ПГ

Для ПГ, що розраховується, рівняння теплового балансу має вид

QПГ = QЕ + QВ = (D + DПР)  (h's - hжв) + D  r = G (h1вх - h1вих)  ПГ (1)



Продувка ПГ DПР приймається попередньо рівною 0,005 D. Значення h'S, hЖВ, r, h1вх, h1вих визначаються по таблицях властивостей води і водяної пари [1].

QПГ = (412 + 0,005 412)  (1246 - 885,9) + 3971529 = 779,05 103 кДж/с;

h'S = 1246 кДж/кг; QЕ = 149,1  103 кДж/с;

hжв = 885,9 кДж/кг; QВ = 629,95  103 кДж/с.

h1вх = 1517 кДж/кг;

h1вих = 1310 кДж/кг;

r = 1529 кДж/кг;

Рис. 1 - Теплова схема ПГ

З рівняння теплового балансу (1) визначаємо витрату теплоносія



де ПГ - ККД парогенератора, приймаємо ПГ = 0,96.

З рівняння теплового балансу випарної частини ПГ

QВ = G ·(h1вх - h1Ввих)  ПГ = D  r (2)

Визначаємо ентальпію теплоносія на виході з випарної частини ПГ

Цій ентальпії по [1] відповідає t”1В = 302,3 С.(По Р1 і )

Температура циркуляції t'2Ц може бути визначена при рішенні рівняння балансу теплоти при змішуванні двох потоків: живильної води та води контуру природної циркуляції

DЦ  hЦ = D  hЖВ + (DЦ - D)  h', (3)

де DЦ - витрата води в опускній ділянці контуру, кг/с.

Якщо КЦ = DЦ / D - кратність циркуляції контуру, то попереднє рівняння можливо записати так:

КЦ  hЦ = hЖВ + (КЦ - 1)  h'S ,

тоді ентальпія hЦ згідно з температурою t'2Ц

hЦ = [hЖВ + (КЦ - 1)  h'S] /КЦ = [885,9 + (6 - 1)  1246] /6 = 1185,98 кДж/кг.

Цієї ентальпії відповідає температура t'2Ц = 270,8С.

t-Q - діаграма ПГ представлена на рисунку 2,

t'2 = tЖВ = 281,9С - температура живильної води на вході в ПГ;

t'2Ц = 270,8 0С - температура води при змішуванні живильної води з водою контуру циркуляції.

Вертикальна лінія t'2 - t'2Ц зображує підвищення температури в цьому процесі.

Вибір матеріалу і діаметра труб теплопередаючої поверхні і колектора теплоносія, матеріалу корпусу

Вибираємо такі марки сталі:

для труб теплопередаючої поверхні - Х18Н10Т;

для колектора теплоносія - 10ГН2МФА, плакированого з боку, омиваного теплоносієм, - сталлю Х18Н10Т;

для елементів корпусу - 10ГН2МФА.

Приймаємо зовнішній діаметр труб dз = 14 мм, внутрішній діаметр колектора т/н dвн = 1,26 м.

Рис. 2 - t-Q діаграма ПГ

2.2 Розрахунок товщини стінок труб теплопередаючої поверхні, гарячого і холодного колекторів теплоносія

Товщина стінки труб теплопередаючої поверхні розраховується за формулою



де P1р - розрахунковий тиск, МПа;

dз - зовнішній діаметр, мм;

- мінімальний коефіцієнт міцності труб;

С - допуск збільшення до розрахункової товщини, мм;

[н] - допустиме напруження, МПа.

Розрахунковий тиск теплоносія:

P1p = 0,9 1,25  Р1 = 0,9  1,25  15,2 = 17,1 МПа.

Для розрахунку номінально припустимої напруги необхідно знати температуру стінки труби tрст у вхідному (по теплоносію) січенні. Точне значення tрст можна визначити за формулою

де k - коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м2К);

1 - коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки труби, Вт/(м2К);

2 - коефіцієнт тепловіддачі від стінки до робочого тіла на вхідної (по теплоносію) ділянці труби, Вт/(м2К).

У першому наближенні (з наступною перевіркою) можна прийняти

k/1 = 0,2; k/2 = 0,15.

tрст = 0,5  {[330 - 0,2  (330 - 281,9)] + [281,9 + 0,15  (330 - 281,9)]} = 304,75 С.

При tрст = 304,75 С для сталі Х18Н10Т [доп] = 124,3 МПа.

Коефіцієнт міцності для труб  = 1.

Підставивши ці значення в (4), одержимо товщину стінки



де С = С1 + С2 + С3 + С4

Збільшення до товщини на мінусовий допуск С1 = 0,11  (р - С) = 0,11 мм.

Збільшення до потоншення стінки за рахунок корозії С2 = 0.

Збільшення до технологічних розумінь С3 = 0.

Збільшення до потоншення стінки вигнутої частини труби С4.

Для розрахунку С4 приймаємо овальність труби а = 12 %, і товщину стінки = 1,4 мм.

С = С1 + С2 + С3 + С4 = 0,11 + 0 + 0 + 0,525 = 0,635 мм.

Тоді р = 0,931 + 0,635 = 1,566 мм.

Найближча більша товщина стінки за ГОСТом на труби зі сталі Х18Н10Т дорівнює 1,6 мм. Її і приймаємо як товщину стінки труб теплопередаючої поверхні = 1,6 мм.

Тоді внутрішній діаметр

dвн = dз - 2 = 14 - 3,2 = 10,8 мм = 10,8  10-3 м.

Площа живого перетину труби

fтр = /4  (dвн)2 = 3,14/4  (10,8 10-3)2 = 9,16  10-5 м2.



Для розрахунку товщини стінок гарячого і холодного колекторів теплоносія вибираємо їхній внутрішній діаметр dв.к = 1,26 м. Товщину стінки колекторів розраховуємо за формулою

Розрахункова температура стінки tрст  t'1 = 330 С. При цій температурі для сталі 10ГН2МФА [н] = 219,2 МПа. Відповідно до рекомендацій вибираємо шахове розташування отворів у перфорованій частині колектора: подовжній крок розташування отворів S1к = 30 мм  2dн; поперечний крок по окружності внутрішньої поверхні S2к = 26 мм.

Для визначення товщини стінки перфорованої частини колектора теплоносія розраховуємо коефіцієнти міцності перфорованої частини колектора:

для подовжнього напрямку

1 = (S1к - d0)/ S1к = (30 - 14,2)/ 30 = 0,53,

де d0 = dз + 0,2 = 14,2 мм;

для поперечного напрямку

2 = 2 (S2к - d0)/ S2к = 2 (26 -14,2)/ 26 = 0,91;

для діагонального напрямку

де величина m = S2 с.к /S1к. = 30/30 = 1



Середній діаметр камери:

dс.к. = dв.к. + дґк = 1450 мм

S2 с.к = S2к · dс.к. / dв.к = 26*1,45/1,26 = 30

а = S1к /2 = 15

Для розрахунку приймаємо менше значення коефіцієнта міцності  = = 3 = 0,367.

При С = 1 мм кр =167 мм. Приймаємо

кр =170 мм = 0,17 м.

Зовнішній діаметр циліндричної частини колектора

dзкц = 1,26 + 2  0,17 = 1,6 м.

Товщину стінки конусної частини колектора теплоносія визначимо за формулою



де кут конусности приймаємо  = 8 , С = 1.

Приймаємо товщину стінки конусної частини колектора теплоносія

кк = 0,06 м.

Визначення площі теплопередаючої поверхні і довжини труб випарної ділянки

Таблиця 1

Найменування величини	Позначення і формула	Варіант
		I	II	III
Швидкість т/н на вході в труби, м/с	w1вх (прийнята)	4,5	5,5	6,5
Питомий об'єм при t'1, P1, м3/кг	v'1  103(див. властивості пари)	1,54	1,54	1,54
Розрахункове число труб теплопередаючої поверхні
		14646,61	11988,51	10144,12

Коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки розраховується за формулою:



За цих умов Ct = 1, Cl = 1; визначальна температура t'1 = 330 C.

Таблиця 2

Найменування величини	Позначення і формула	Варіант
		I	II	III
Фізичні параметри т/н при t'1 = 333 C	v'1  103, м2/с	1,54	1,54	1,54
	'1  105, Пас	7,597	7,597	7,597
	'1, Вт/мК	0,493	0,493	0,493
	P'r1	1,0476	1,0476	1,0476
Число Рейнольдса
		415406,6	507719,2	600031,796
Коефіцієнт тепловіддачі, Вт/м2К	'1	30556,62	35877	41007,75
Термічний опір, м2К/Вт	R'1 = 1/'1	3,7310-5	2,7810-5	2,43810-5

Температура стінки приймається орієнтовно з наступною перевіркою

tст = t”2 + 1/3  tб = 281,9 + 1/3  (330 - 281,9) = 297,93 C.

Коефіцієнт теплопровідності сталі ОХІ8НІ0Т при tст = 297,93 C ст= 18,8 Вт/мК. Термічний опір окисних плівок 2Rок = 1,5 10-5 м2К/Вт.

Термічний опір стінки Rст = ст/ст= 1,7 10-3 /18,8 = 9,043 10-5 м2К/Вт. Коефіцієнт тепловіддачі від стінки труби до киплячої води розраховується методом послідовних наближень. Як перше значення питомого теплового потоку прийнята величина

q'1  tб /(R'1 + R ст + 2Rок) = 48,1/(3,726·10-5 + 9,042·10-5 + 1,5·10-5) = 348168 Вт/м2



Таблиця 3

Найменування величини	Позначення і формула	Варіант
		I	II	III
Питомий тепловий потік, Вт/м2	q'1 (приймається)	348168	360845,7	370538,23
Коефіцієнт тепловіддачі, Вт/м2К	'2 = (10,45/(3,3-0,0113·(Ts-373))· q10,7 = 8,22 ·348168,070.7
	'2	62247,8	63825,9	65021,19
Коефіцієнт теплопередачі Вт/м2К
		7183,057	7464,6	7681,036
Питомий тепловий потік, Вт/м2	q” = к'(t'1 - ts) =7183,057·(330 - 288.65) = 320379
	q”	3455045	359047,5	369457,84
Відношення	q'1/q”	1,077	1,004	1,0029
Фізичні параметри при t”1В = 302,3 С	v''1  103, м3/кг	1,3867	1,3867	1,3867
	”1  105, Пас	8,75	8,75	8,75
	”1, Вт/мК	0,535	0,535	0,535
	Pr”1	0,8718	0,8718	0,8718
Швидкість т/н на виході з випарної ділянки, м/с
		4,054	4,95	5,853
Число Рейнольдса
		360816	440816,3	520964,7
Коефіцієнт тепловіддачі, Вт/м2К
	”1	27380	32137	36732
Термічний опір, м2К/Вт	R''1= 1/”1	3,6510-5	3,1110-5	2,7210-5
Питомий тепловий потік, Вт/м2	q'1  tб /(R'1 + R ст + 2Rок) =20,4/(3,65·10-5 + 9,04·10-5 + 1,5·10-5) = 143714
	q'1	143714	149404	153789
Коефіцієнт тепловіддачі, Вт/м2К	'2= 8,22·q10,7	33505,86	34429,15	35133,3
Коефіцієнт теплопередачі, Вт/м2К
	к”	6377,781	6640,67	6844,04
Питомий тепловий потік, Вт/м2	q” = к''(t”1В - ts) =6377,78·(302,3 - 281,9) = 130106,7
	q”	130106,7	135469,6	139618,4
Відношення	q'1/q”	1,104	1,102	1,1015
Повторюємо розрахунок, прийнявши q'1= q”, тому що q'1/q” не входить в діапазон 0,95 - 1,05
Питомий тепловий потік, Вт/м2	q'1	130106,7	135469,6	139618,4
Коефіцієнт тепловіддачі, Вт/м2К	''2	31252,27	32148,52	32834,59
Коефіцієнт теплопередачі, Вт/м2К	к''	6291,426	6551,03	6751,96
Питомий тепловий потік, Вт/м2	q”	128345,1	133641	137739,9
Приймаємо отримане значення ”1 і q'1 остаточними. Тому що 0,95  q'1/q” 1,05, вважаємо отримані значення ''2 і к” остаточними.

Коефіцієнт теплопередачі, площа теплопередаючої поверхні, довжина труб випарної ділянки

Таблиця 4

Найменування величини	Позначення і формула	Варіант
		I	II	III
1	2	3	4	5
Коефіцієнт теплопередачі, Вт/м2К	кв = Ѕ (к' + к'') = 0,5·(7183,057 + 6291) = 6737,24
	кв	6737,24	7007,82	7216,49
Великий температурний напір, С	t''в = t'1 - ts = 330 - 281,9 = 48,1
	t''в	48,1	48,1	48,1
Найменший температурний напір, С	t''м = t'м - ts = 302,3 - 281,9 = 20,4
	t''м	20,4	20,4	20,4
Середньологарифмічний температурний напір, С		32,3	32,3	32,3
Розрахункова площа теплопередаючої поверхні, м2
		2892,1	2780,44	2700,04
Розрахункова довжина труб ділянки, м (dср = 0,0123 м)
		70850,2	68114,67	66145
Розрахункова довжина однієї труби ділянки випарника, м	lрв = Lрв/n = 70850,2 / 14646,61 = 4,84
	lрв	4,84	5,68	6,52



3. Тепловий розрахунок економайзерної ділянки

QЕ = 149  103 кДж/с; t”Е = t”1 = 295 С; tср1 = ( t”1+ t”В )/2 = 298,65 С; t'Е1 = t”В1 = 302,3 С; t'Е2 = ts = 281,9 С; t”Е2 = tц2 = 270,8 С;

tср2 = (tц2 + ts )/2 =276,35С; V1 = 1,3867 10-3 м3/кг; VЖ.В = 1,338  10-3 м3/кг; рт = 0,5748 Вт/мК; рт = 9,276 10-5 Пас;

Швидкість природної циркуляції опускної ділянки не повинна перевищувати 2 м/с, приймаємо wрт = 0,5 м/с. Площа опускної ділянки

Fрт = Кц D VЖ.В. / wрт = 6,615 м2,

Таблиця 5

Найменування величини	Позначення і формула	Варіант
		I	II	III
Фізичні параметри при t'1Е = t”1В = 302,3 С	v1  103, м3/кг	1,3867	1,3867	1,3867
	1  105, Пас	8,75	8,75	8,75
	1, Вт/мК	0,53509	0,53509	0,53509
	Рr1	0,8718	0,8718	0,8718
Швидкість т/н на виході з випарної ділянки, м/с
	w	4,05	4,95	5,85
Число Рейнольдса
	Re	360816	440816,3	520964
Коефіцієнт тепловіддачі, Вт/м2К	1 = 0,021 (/d)  Re0,8 Pr0,43 Сt Cl = 0,021·(0,535/0,0108)· 3608160,8·0,87180,43·1·1 = 27380
	1	27380	27380	36732
Тепловіддача від стінки труби до робочого тіла відбувається в умовах поперечного обтікання шахово розташованих трубок ПВТ із кутом атаки   90 . Тоді поправка на кут атаки =1
Фізичні параметри при t'Е2 = ts = 281,9 С	2Е  103 м3/кг	1,3389	1,3389	1,3389
	2Е  105 Пас	9,276	9,276	9,276
	2Е Вт/мК	0,5748	0,5748	0,5748
	Рr2Е	0,8587	0,8587	0,8587
Швидкість води в міжтрубному просторі, м/с
	w2E	0,5	0,5	0,5
Число Рейнольдса
	Re 2E	56358,7	56358,7	56358,7
Коефіцієнт тепло-віддачі, Вт/м2К, поправка Михєєва ж=0,93581	2 =0,41  (/d) Re0,65  Pr0,33  ж=0,014·(0,5748/0,014) 563580,65·0,858760,33·0,93581 = 17138,86
	2	17138,8	17138,8	17138,8
Коефіцієнт теплопередачі, Вт/м2К
	КЕ	4992,62	5131,12	5235,69
Великий температурний напір, С	tв = t”1Е - t'2Е=281,9 - 270,8 =24,2
	tв	24,2	24,2	24,2
Менший темпера-турний напір, С	tм = t'1Е - ts= 302,3 - 281,9 = 20,4
	tм	20,4	20,4	20,4
Середньоарифме-тичний температурний напір, С
		22,3	22,3	22,3
Площа теплопере-даючої поверхні економайзерної ділянки, м2
		1339,22	1303,07	1277,05



4. Площа теплопередаючої поверхні, довжина і маса труб ПГ

Таблиця 6

Найменування величини	Позначення і формула	Варіант
		I	II	III
Площа теплопередаючої поверхні ПГ, м2	Нр = Нрст + НрЕ = 2892,1 + 1339,22 = 4231,3
	Нр	4231,3	4083,5	3977,08
Площа теплопередаючої поверхні ПГ з урахуванням запасу на знос трубок поверхні теплообміну, м2	Н = 1,125Нр=1,125 4231,3=4760,25
	Н	4760,25	4593,95	4474,2
Довжина труб ПГ, м (dср = 0,0123 м)
	L	116615	112541	1090608
Довжина однієї труби, м	l = L / n = 116615 / 14646,61 = 7,96
	l	7,96	9,387	10,805
Маса труб, T	Мтр = L  m  10-3 = 1166150,34910^(-3) = 40,698
	Мтр	40,698	39,277	38,25



5. Гідравлічний розрахунок ПГ

5.1 Гідравлічний опір першого контуру ПГ

Початкові дані:

щільність '1 = 650,4 кг/м3

щільність ”1 = 712,05 кг/м3

щільність т/н при середній температурі т/н ПГ (t1cр = 312,5 С) 1ср = 698,17 кг/м3

Абсолютна шорсткість поверхні зі сталі ОХ18Н10Т прийнята рівною

k = 0,01 мм; P1 = 15,2 МПа.

Таблиця 7

Найменування величини	Позначення і формула	Варіант
		I	II	III
Швидкість т/н на вході до колектор, м/с
		4,837	4,837	4,803
Опір на вході в колектор, Па	Pвхк = вх  1вх  w2вх/2=0,14650,44,8372·0,5 = 1064,98
	Pвхк	1064,98	1064,98	1064,98
Коефіцієнт опору входу в колектор	вх	0,14	0,14	0,14
Зміна напору уздовж перфоро-ваної частини колектора, Па	Pк = А  1вх  w2вх/2=0,04650,44,8372·0,5=304,28
	Pк	304,28	304,28	304,28
Коефіцієнт опору перфорованої частини	А	0,04	0,04	0,04
Зміна напору уздовж колектора на рівні середнього ряду труб, Па	Pрк = 2/3  Pк = 2/3 304,28= 202,85
	Pрк	202,85	202,85	202,85
Швидкість входу т/н у середній ряд труб, м/с
		4,49	5,49	6,489
Спадання напору на вході в серед-ній ряд труб, Па	P рср = ср  1вх  w2вх/2=1650,44,4952·0,5= 394,16
	P рср	394,16	588,335	821,72
Середня швидкість у трубах, м/с
		4,187	5,115	6,045
Коефіцієнт тертя труб
		0,019	0,019	0,019
Утрати напору на тертя в трубах, Па
		10921	16301	22767
Утрати напору на подолання повороту трубчатки, Па пов = 0,064
		1175,03	1753,85	2449,6
Швидкість виходу потоку із середньої ділянки, м/с
		3,97	4,85	5,73
Утрати напору на виході із середньої ділянки труб, Па
		5805,01	8664,56	12101,74
Швидкість т/н у вихідному колекторі, м/с
		4,27	4,27	4,27
Утрата напору у вихідному колекторі уздовж перфорованої частини, Па	Pвихк = А  1вих  w2вих/2=0,04736,054,272/2=268,875
	Pвихк	268,875	268,875	268,875
	Pср = 2/3  Pвихк = 2/3 268,875= 179,25
	Pср	179,25	179,25	179,25
Утрата напору на виході з колектора в ГЦК, Па
		5805,01	8664,56	12101,74
	Pвихср = 2/3  Pвих = 2/3 5805,01 = 3870
	Pвихср	3870	5776,37	8067,83
Сумарні утрати напору по тракті т/н, Па	P1 = Pвхк + Pрк - - Pсрр + Pтр + Pпов + + Pвихср - Pсрк + Pвихк	18864,5	2748,46	37854,48

5.2 Гідравлічний опір другого контуру

 P2, подолане живильним насосом, складається з опору системи подачі живильної води, опору жалюзійних сепараторів і виходу пари з ПГ.

Гідравлічний опір пучка труб руху пароводяної суміші переборюється напором, що створюється в контурі природної циркуляції ПГ.

Однаково для трьох варіантів:

dу1 = 400 мм = 0,40 м; n' = 6; 2 = 860,14 кг/м3; l1 = 2,2 м;

dу2 = 250 мм = 0,25 м; n” = 10; v = 1,1626  10-3 м3/кг; l'2 = 3,7 м;

dу3 = 80 мм = 0,08 м; n”' = 38; l”2 = 6,0 м.

dу4 = 30 мм = 0,03; D = 412 г/с;

Опір входу живильної води з вхідного патрубка живильної води

= 0,784 860,14 3,812 / 2 = 4904,76 Па

Швидкість води в живильному патрубку:

= м/c



Коефіцієнт опору при повороті трубопроводу dу1 на 35 :

;

.

Коефіцієнт опору при розподілі потоку на короткий і довгий відводи:

'вх = 1,24; ”вх = 1,74;

= 1,24 860,14 3,812 / 2 = 7755,99 Па

 = 1,74 860,14 3,812 / 2 = 10883,42 Па

Живий перетин трубки dу25

.

Живий перетин одного відводу dу80 з обліком 38 шт. dу25

f(dу80) = n'''  (dу25) = 1,86  10-2 м2; n'” = 38 шт.

Живий перетин короткого відводу при шести dу80 і довгого - при десятьох dу80 (n” = 10 штук; n' = 6 шт.):

fкор = n'  f(dу80) = 6 · 1,86  10-2 = 0,112 м2;

fдл = n''  f(dу80) = 10 · 1,86  10-2 = 0,186 м2.



Сума живих перетинів усіх трубок dу80

fтр = fкор + fдл = 0,112 + 0,186 = 0,2983 м2

Витрата живильної води в короткому і довгому відводах:

кг/с;

кг/с.

Швидкість потоку в короткому і довгому відводах:

м/с;

 м/с.

Утрати напору по довжині труб, що відводять, для короткого і довгого відводів:

Па

 Па;

вх = 0,7; тр = 0,515; пов = 0,33.



Визначимо швидкість потоку в короткому і довгому відводах:

м/с;

м/с.

Визначимо швидкість живильної води на виході з труби dу25:

м/с;

м/с.

Утрати напору в трубах, що роздають, dу80

Коефіцієнт опору входу в трубки вх = 0,7.

Коефіцієнт опору тертю тр = 0,515.

Коефіцієнт опору повороту пов = 0,33.

Утрати напору у вихідних трубках dу25



Сумарні втрати напору по тракті живильної води

 P2 = Рп.у + P'вх + P”вх + P'2 + P”2 + P'3 + P'4 = 55715,57 Па.



6. Достатність парового простору для сепарації пари

Висота рівня води в ПГ над ЗДЛ h = 0,1 м.

Відстань від ЗДЛ до нижньої крайки ЖСП Hжс = 0,75 м.

Щільність середовища, що проходить через ЖСП,

s = ” = 34,258 кг/м3; ' = 746,88 кг/м3.

Вологість на виході  = 0,2 %.

Коефіцієнт a = 0,65 - 0,0039  Ps =0,65 - 0,0039 - 7,3 = 0,62

Таблиця 8

Найменування величини	Позначення і формула	Варіант
		I	II	III
Площа поверхні дзеркала випару, м2		20,888	23,018	24,985
Швидкість пари при проходженні ЖСП, м/с
		0,58	0,52	0,48
із запасом, м/с	wз =1,2  w”дз = 1,2  0,58 = 0,69
	wз	0,69	0,63	0,58
Поправочний коефіцієнт
		0,48	0,46	0,44
Запас збільшення рівня, м
		0,288	0,275	0,265
Допоміжна функ-ція щільності середовища
Гранична висота ЖСП, м	Hкр = 0,087 [w”дз  F()]1,3 = 0,087 (0,58 40406,19) = 2,48
	Hкр	2,48	2,4	2,3
Висота парового простору, м	Hг = Hжс - Hнб = 0,75 - 0,288 = 0,462
	Hг	0,462	0,47	0,483
Критичний запас швидкості, %
		0,142	0,117	0,09
Площа ЖСП, м2	Fжс = D/(w”кр  ”) = 412 / (0,69 - 34,258) = 17,406
	Fжс	17,406	19,18	20,82

6.1 Гідравлічний розрахунок парового тракту

Розрахунок опору ПГ по паровому тракті полягає в перебуванні опорів внутрішньокорпусних пристроїв: заглибного дірчастого листа, жалюзійного сепаратора, елементів висновку і подачі пари в паропровід.

Площа проходу дірчастого листа

Коефіцієнт опору дірчастого листа: д.л = 2,74;

” = 34,258 кг/м3

Швидкість пари при проходженні ЗДЛ

м/с.

Утрати напору при проходженні пари через ЗДЛ

Па.



7. Жалюзійний сепаратор

Площа проходу ЖСП Fжс = 17,406 м2.

Коефіцієнти опору ЖСП:

с = 0,05; свх120 = 1,67; свх60 = 0,65.

с = з + свх120 +свх60 = 0,05 + 1,67 + 0,65 = 2,37.

Швидкість пари при проходженні ЖСП

м/с.

Втрати напору при проходженні пари через ЖСП

Па.

Швидкість на вході в паровідводячі патрубки і труби

м/с.

Втрати напору в паровідводячому патрубку

Па, вх = 1,5.



Швидкість пари в паровідводячих трубах

м/с.

Втрати напору при повороті труби на 80

Па.

Коефіцієнт втрат у повороті труби на 80 градусів пов80 = 0,2.

Втрати напору на вході в паровідводячий колектор

Па; вхп.п.к = 1.

Швидкість пари в паровому колекторі (ПК)

м/с.

Утрати напору на подолання опору ПК у межах обв'язки ПГ:

;

.

Зміна напору уздовж парового колектора для середнього ряду труб



Рк.п = 2/3  Рп.к= 2/3 57260,58 = 38173,73 Па

Повні втрати напору на продовженні парового тракту ПГ

PПГп.тракту = Рд.л + Pжс + Pпп + Pвхп.о + Pпов + Pвхп.к + Рк.п - Рп.к = 8593,6 Па

Потужність ГЦН і ТЖН, затрачувана на подолання першого і другого контурів ПГ (по першому контурі для трьох варіантів):

 Вт; 203095,36 Вт; 279683 Вт

де ГЦН = 0,76 - адіабатичний ККД ГЦН.

По другому контурі

Вт,

де ПН = 0,82 - адіабатичний ККД живильного насоса.



8. Розміри і маса основних вузлів корпусу колектора і ВКП

P1P = 20,52 МПа

Для ВКП: P2P = 1,35P2 = 1,35 6,6 = 8,91 MПа

Tрасч=350С

С = 8;

ст = 7500;  = 185;  = 0,636.

Таблиця 9 - Маса деталей циліндричних частин

Найменування величини	Позначення і формула	Варіант
		I	II	III
Внутрішній діаметр корпусу, мм	dвн	2808	2543	2367
Товщина центральної обичайки, мм
		118,58	100,92	93,77
Розрахункова товщина центральної обичайки, мм
		130,35	111	103,15
Довжина центральної обичайки, м	lц.об	2,65	3,13	3,6
Зовнішній діаметр центральної обичайки,мм	dЗц.об Сбок = 0,62;  = 0,84	3068,7	2765	2573,3
Товщина стінки бічної обичайки, мм
		83,49	75,67	70,47
Розрахункова товщина бічної обичайки, мм
		91,85	83,24	77,52
Довжина бічної обичайки, м	lб.об = lц.об	2,65	3,13	3,6
Зовнішній діаметр бічної обичайки ,м	dЗб.об	2,991	2,71	2,52
Об'єм центральної обичайки, м3	Vц.об	3,19	2,89	2,88
Об'єм бічної обичайки, м3	Vб.об	2,2	2,15	2,14
Маса центральної обичайки, кг	Mц.об = Vц.об  ст = 3,19 7500 = 23939,78
	Mц.об	23939,78	21710,6	21611,08
Маса бічної обичайки, кг	Mб.об = Vб.об  ст = 2,22 7500 = 16646,37
	Mб.об	16646,37	16109,9	16075
Висота еліптичного днища, мм	h = 0,25  dвн Сб.об = 20,62;  = 0,85;	842,4	762,9	710
Товщина стінки еліптичного днища, м
		0,06	0,057	0,055
Зовнішній діаметр еліптичного днища, м	dЗе.д	3,27	2,934	2,682
Об'єм еліптичного днища, м3	Vе.д	0,80	0,535	0,381
Маса еліптичного днища, кг	M = Vе.д  ст = 0,875000 = 6000
	M	6000	4012	2858
Довжина корпусу ПГ, мм	=9769
		9769	11028	12335



9. Маса колектора

Висота колектора за паспортом 4,97 м.

Висота перфорованої і циліндричної частин 3,42 м.

Висота перфорованої частини 2,2 м.

Висота циліндричної частини 1,22 м.

Висота конічної частини 1,55 м.

Об'єм перфорованої частини для трьох варіантів:

1,365 м3;

1,41м3.

dз = 1,6 м; dвн = 1,26 м;

м3;

dз = 0,95 м; dвн = 0,83 м;

;

R = 0,69 м; r = 0,3 м;

Rвн = 0,42 м; rвн = 0,5 м.

парогенератор сепаратор колектор

Маса колектора для трьох варіантів:

Mкол = (Vперф + Vцил + Vз.кон + Vвн.кон)   = (1,296 + 0,818 + 1,25 + 1,03) 7500 = 33008 кг;



Товщина кришки люка колектора першого контуру (Ду 800):

;

k = 0,6; k0 = 1;

.

Розрахунок еліптичного днища кришки люка другого контуру:

м;

м3;

м3;

Vе.д = VЗ - Vвн = 0,04 м3.

Маса елементів, кг:

маса днища 248,4;

маса колектора пари 7200;

маса колектора живильної води 1024;

маса сепараційних пристроїв 5500;

маса заглибного дірчастого листа 783.

Таблиця 10 - Зведена таблиця маси ПГ по елементах
W (м/с)	4,5	5,5	6,5
	кг	т	кг	т	кг	т
Центральна обичайка	23939,77	23,939	21710,58	21,710	21611,07	21,611
Бічна обичайка	16646,37	16,646	16109,93	16,1099	16075,03	16,075
Еліптичне днище корпусу	6000	6	4012,5	4,0125	2857,5	2,857
Колектор	33008,797	33,008	33530,24	33,53	33892,056	33,892
Кришка 1-го контуру	602,358	0,602	602,358	0,602	602,358	0,602
Еліптичне днище 2-го контура	248,4	0,2484	248,4	0,2484	248,4	0,2484
Паровий колектор	7200	7,2	7200	7,2	7200	7,2
Колектор живильної води	102422	102,422	102422	102,422	102422	102,422
Труби т/п поверхні	40698,829	40,698	39277,068	39,277	38253,38	38,25338
Сепараційні пристрої	5500	5,5	5500	5,5	5500	5,5
Заглибний дірчастий лист	783,317	0,783	783,32	0,783	783,32	0,783
Маса ПГ	204074,064	204,074	197899,68	197,899	195586,96	195,586



10. Розрахунок вартості ПГ

Вартість центральної обичайки

грн

Вартість бічної обичайки

грн.

Вартість еліптичного днища

грн

Вартість корпусу

Ц корп = Ц ц..об + 2  Ц б.об + 2  Ц ел = 508617,715 + 2·353664,039 + 2· 139680 = 1495305,79грн

Вартість колектора живильної води

грн



Вартість заглибного дірчастого листа

Вартість жалюзійного сепаратора

грн

Вартість трубного пучка

грн

Вартість парового колектора

грн

Вартість внутрішньокорпусних пристроїв

Ц ВКУ = Ц КЖВ + Ц ЗДЛ + Ц ЖСП + Ц ТП + Ц ПК = 2092686,3 + 14254,179 + 128040 + 889622,15 + 147110,4 = 3271713,03 грн.

Размещено на Allbest.ru